[논문 리뷰] CARMENES input catalogue of M dwarfs: III. Rotation and activity from high-resolution spectroscopic observations

S. V. Jeffers, P. Schöfer외 19명|Data Archiving and Networked Services (DANS)|2018. 02. 06.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 92인용 수 52

한 줄 요약

연구는 약 500개의 M형 왜소에 대한 고해상도 분광 측정을 새로 제공하고 이를 Carmencita 카탈로그에 통합하여 약 2200개의 M형 왜소에 걸친 회전 및 활동(H-알파 및 Ca II H&K)을 분석하고, 초기 M의 비활성화는 낮은 회전과 함께, 말단 M의 활동은 높은 회전과 함께 확인했다.

ABSTRACT

CARMENES is a spectrograph for radial velocity surveys of M dwarfs with the aim of detecting Earth-mass planets orbiting in the habitable zones of their host stars. To ensure an optimal use of the CARMENES Guaranteed Time Observations, in this paper we investigate the correlation of activity and rotation for approximately 2200 M dwarfs, ranging in spectral type from M0.0 V to M9.0 V. We present new high-resolution spectroscopic observations with FEROS, CAFE, and HRS of approximately 500 M dwarfs. For each new observation, we determined its radial velocity and measured its Halpha activity index and its rotation velocity. Additionally, we have multiple observations of many stars to investigate if there are any radial velocity variations due to multiplicity. The results of our survey confirm that early-M dwarfs are Halpha inactive with low rotational velocities and that late-M dwarfs are Halpha active with very high rotational velocities. The results of this high-resolution analysis comprise the most extensive catalogue of rotation and activity in M dwarfs currently available.

연구 동기 및 목표

• 카르메신타(Carmencita) 카탈로그의 약 2200 M형 왜소에서 회전 및 자기 활동성을 평가한다.
• 새로운 고해상도 스펙트럼을 확보하여 방사속, H-알파 활성, 그리고 v sin i를 측정한다.
• 회전–활동 관계와 그것의 분광형에 따른 의존성을 조사한다.
• 방사속 변화에 의한 다중성 여부를 식별하고 CARMENES 대상자용 종합 활성 카탈로그를 구축한다.

제안 방법

• CAFE, FEROS, HRS로 480 M형 왜소의 1374 스펙트럼을 얻었다(2011–2014).
• 여러 파장대에서 합성 Phoenix 템플릿과의 교차상관으로 방사속을 측정했다.
• RV 변화로 분광 이중성(SB1, SB2, SB3)을 확인했다.
• pEW(H-alpha)로 색색활성도를 정량화하고 chi 인자를 이용해 log(L_Halpha/L_bol)를 계산했다.
• Mount Wilson 스케일로의 S-Index 보정에 의해 Ca II H&K 활성도를 계산하고 log R′HK를 도출했다.
• 스펙트럴 타입 매칭 템플릿을 사용한 확대된 템플릿 교차상관 방법으로 v sin i를 추정했다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 M-형 수열에서 회전 속도(v sin i)와 H-alpha/Ca II H&K 활성도 간의 관계는 어떠한가?
• RQ2 Carmencita, GTO, 및 체적 제한 샘플에서 H-alpha 활성별의 분율이 분광형(M0–M9)에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ3 관찰 샘플에서 RV 변화에 기초한 다중성의 발생률과 특성은 무엇인가?
• RQ4 활동성/회전을 RV 안정성과 연결지어 새로운 고해상도 측정이 CARMENES 설문의 대상자 선정을 개선할 수 있는가?

주요 결과

• 초기 M형 왜소는 H-alpha 비활성이고 회전 속도도 낮은 반면, 말기 M형 왜소는 H-alpha 활성이며 매우 높은 회전 속도를 보인다.
• 본 연구는 지금까지 가장 광범위한 M형 왜소의 회전 및 활성 카탈로그를 제공하며 약 500건의 새로운 고해상도 관측을 Carmencita 데이터베이스에 통합했다.
• Carmencita 샘플 중 H-alpha 측정치가 있는 2128개 중 750개(35%)이 H-alpha 활성이며(pEW(H-alpha) ≤ -0.5 Å), 그 중 소수 집단(59개 별, 3%)은 매우 활성(pEW ≤ -8.0 Å)이다.
• CARMENES GTO 샘플은 전체 Carmencita에 비해 H-alpha 비활성 별의 비율이 더 높지만, 여전히 분광형에 따라 광범위한 활성 변이를 보인다.
• 중간 분광형(M3.5–M4.5)에서 log(L_Halpha/L_bol) 값의 큰 산포를 나타내며 이는 대상들 간 연령 및 회전 속도의 다양성을 반영한다.
• 볼륨 제한 샘플의 상당 부분(7 pc 및 14 pc)은 분광형에 따른 활성의 동일한 질적 경향을 보이며, M-형 전체 개체군에 걸친 글로벌 회전-활동 관계를 지지한다.